Uusi korkean jännitteen kiintoaine-elektrolyytti

Merkittävässä edistysaskelessa energian varastointiteknologiassa professori Yoon Seok Jung ja hänen tiiminsä Yonsein yliopistossa ovat paljastaneet uuden fluoridipohjaisen kiinteän elektrolyytin, joka mahdollistaa kokonaan täyskiinteiden akkujen (ASSB) turvallisen toiminnan yli 5 voltin jännitteillä.

Uusi tutkimusartikkeli käsittelee akkutieteen pitkäaikaista estettä saavuttamalla korkean jännitteen vakauden ionijohtavuudesta tinkimättä.

Kuten professori Jung selittää: "Fluoridipohjainen kiinteä elektrolyyttimme, LiCl–4Li²TiF₆, avaa aiemmin kielletyn reitin kiintoaineakkujen korkeajännitteiselle toiminnalle, mikä merkitsee todellista paradigman muutosta energian varastointisuunnittelussa."

Akkuinsinöörit ovat vuosikymmenten ajan pyrkineet parantamaan energiatiheyttä nostamalla jännitettä, mutta perinteiset kiinteät elektrolyytit, kuten sulfidit ja oksidit, hajoavat yleensä yli 4 voltin jännitteellä.

Tiimi voitti tämän rajoituksen kehittämällä fluoridisen kiinteän elektrolyytin (LiCl–4Li²TiF₆), joka pysyy vakaana yli 5 voltin jännitteellä ja, jonka Li+ -johtavuus on on luokkansa parhaimpia.

Tämä innovaatio mahdollistaa spinellikatodien, kuten LiNi0,5Mn1,5O₂:n (LNMO), turvallisen ja tehokkaan toiminnan jopa vaativissa sykliolosuhteissa. Kun sitä käytetään suojapinnoitteena korkeajännitteisille katodeille, LiCl–4Li²TiF₆ estää tehokkaasti katodin ja elektrolyytin välisen rajapinnan heikkenemisen.

Tuloksena oli akku, joka säilyttää yli 75 %:n kapasiteetistaan 500 syklin jälkeen ja jonka pinta-alakapasiteetti on erittäin korkea, 35,3 mAh/cm², mikä on ennätysarvo kiinteän olomuodon järjestelmille.

Materiaali-innovaation lisäksi työ luo pohjan mullistavalle akkusuunnittelun mallille. Tutkijoiden esittelemä fluoridipohjainen suoja ei ainoastaan paranna sähkökemiallista vakautta, vaan myös mahdollistaa yhteensopivuuden kustannustehokkaiden halogenidikatolyyttien, kuten Zr-pohjaisten järjestelmien, kanssa. Tämä yhdistelmä voisi alentaa merkittävästi materiaalikustannuksia ja samalla parantaa turvallisuutta ja pitkäikäisyyttä, jotka ovat kaksi suurimmista haasteista kaupalliselle ASSB-teknologialle.

Professori Jung toteaa: ” Tämä tutkimus menee yksittäistä materiaalia pidemmälle; ja se määrittelee uuden suunnittelusäännön turvallisten, kestävien ja korkeaenergisten akkujen rakentamiseksi, jotka voivat todella tuottaa virtaa tulevaisuuteen.”

Aiheesta aiemmin:

Kiinteä elektrolyyttirajapinta uhrautuvan MoS2:n avulla

Kohti anoditonta kiintoaineakkua

Kivestä tulevaisuuden kiintoaineakun perusta?